Thay đổi tốc độ của động cơ bằng thay đổi điện áp stato của động cơ . Điện áp cung cấp cho động cơ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.20. Giản đồ điện áp đầu vào động cơ
Tại mỗi nửa chu kì của dòng điện thì cần có một xung để kích mở cho Tiristor. Thông thường để tạo xung điều khiển cho Tiristor ta phải thực hiện thiết kế mạch tạo xung có các khối: Đồng bộ hóa, phát sóng răng cưa – So sánh tạo xung – Sửa xung – Khuyếch đại xung, đặc điểm của mạch tạo xung theo các khối này là thiết bị nhiều dẫn đến không chính xác, chỉnh định khó khăn, mạch cồng kềnh và chi phí lớn.
Xu thế hiện nay là sử dụng các IC chuyên dụng tích hợp sẵn. Trong đề tài này ta sử dụng TCA785 là IC rất thông dụng trên thị trường.
a. Giới thiệu IC TCA785
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.21. Sơ đồ các chân TCA785 Hình 3.22. Các khối chức năng của TCA785 Bảng 3.2. Chức năng các chân của TCA785
Chân Ký
hiệu
Chức năng Chân Ký hiệu
Chức năng
1 GND Ground 9 R9 Điện trở cđ sóng răng cưa
2 Q2 Đầu ra 2 đảo 10 C10 Điện dung cđ sóng răng cưa
3 QU Đầu ra U 11 V11 U điều khiển
4 Q1 Đầu ra 1 đảo 12 C12 Tụ chỉnh định độ rộng xung 5 VSYN C Điện áp đồng bộ 13 L Long pulse 6 I Đầu vào ngắt Q1 và Q2 14 Q 1 Đầu ra 1 7 Q Z Đầu ra Z 15 Q 2 Đầu ra 2 8 VREF Điện áp ổn định 16 VS Vcc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Điện áp các chân của TCA785:
Hình 3.23. Giản đồ điện áp của các chân TCA785
Từ giản đồ điệp áp các chân TCA785 ta có thể sử dụng các xung ra ở chân số 14 (V14 ) và chân số 15 (V15) để điều khiển các Ti. Điện áp ra (V14 & V15 ) có giá trị ở mức cao (V14&V15 )H=(Vs-3.0)V đến (Vs- 1.0), mức thấp (V14&V15 )L=0.3V đến 2.0V.
Độ rộng xung có thể điều chỉnh phù hợp với Tiristo lựa chọn thông qua điều chỉnh giá trị của tụ nối vào chân số 12. Cụ thể: Khi chân 12 để trống thì độ rộng xung ra là
(20s40s). Khi có tụ nối vào chân số 12 thì độ rộng xung ra được tính khoảng
(530 760) s
nF
.
b. Thiết kế mạch điều khiển
+ Khối tổng hợp các tín hiệu tạo điện áp điều khiển
Việc tổng hợp các tín hiệu chủ đạo và các tín hiệu phản hồi thường được thực hiện ngay ở mạch vào bộ khuếch đại trung gian. Bộ khuếch đại trung gian thì có thể sử dụng các sơ đồ khuếch đại bằng Transitor, bằng IC khuếch đại
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
thuật toán. Trong đề tài này ta chỉ sử dụng sơ đồ khuếch đại đơn giản bằng 1 Transitor.
+ Lựa chọn phản hồi
Với yêu cầu của đề tài tốc độ động cơ phải ít thay đổi (đặc tính cơ cứng) nên ta phải dùng phản hồi để nâng cao độ cứng đặc tính tĩnh. Ta chọn phản hồi âm tốc độ.
Có nhiều cách để lấy phản hồi, trong trường hợp này ta chọn máy phát tốc vì nó tuy là thiết bị quay nhưng nó cho ta điện áp phản hồi phản ánh trung thực tốc độ động cơ, và ít phụ thuộc vào môi trường. Máy phát tốc (sensor tốc độ) thực chất là một máy phát một chiều kích từ độc lập hoặc kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, có công suất nhỏ.
Công suất cung cấp cho mạch điều khiển là tương đối nhỏ nên ta có thể lấy trực tiếp thông qua điện trở phân áp từ điện áp 110VAC.
Tổng hợp mạch điện điều khiển động cơ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các đầu C và D trên mạch điện lấy từ mạch điện dò cực trị. Điện áp sử dụng trong mạch điều khiển các Ti làm việc không qua biến áp nên để đảm bảo an toàn cho người vận hành ta dùng cách quang với mạch điện dò cực trị. Khi nhiệt độ của lò nung đạt giá trị cực đại thì đầu C ở mức cao, đầu D được nối đất do đó có dòng qua cách quang, lúc này điện áp chân số 6 bằng 0V và chân số 6 ở mức thấp nên khóa xung ra ở chân số 14 và 15, các Tiristo khóa lại cắt điện áp vào stato của động cơ làm động cơ dừng lại.
Điện áp điều khiển Uđk được lấy trên cực gốc của Tranzito Q3. Điện áp phân cực cho Q3 được tổng hợp từ điện áp đặt.
Mạch khuyếch đại xung :
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mạch khuyếch đại xung có hai kênh riêng rẽ để điều khiển biên độ xung sao cho phù hợp với Tiristo. Khi động cơ công suất nhỏ thì biên độ của xung ra TCA785 đã có thể điều khiển được Tiristo nên không cần mạch khuyếch đại xung. Việc chọn Thiristo sao cho phù hợp với công suất của động cơ xoay chiều.
Trên đây là mạch điều khiển động cơ mở van với bước nhảy đều, mỗi khi y có giá trị lớn hơn ngưỡng nhạy (được đặt thông qua biến trở R3 hình 3.18), I hoặc II có giá trị logic 1, động cơ sẽ khởi động với cấp điện áp đặt trước thông qua giá trị uđk trên hình 3.24. Để thực hiện thuật toán động cơ mở van với nhiều cấp tốc độ ta sử dụng thêm IC AN6884 với tín hiệu đầu vào là sai lệch y, tín hiệu đầu ra là giá trị Uđk, tỷ lệ thuận với sai lệch (có ngưỡng).
Sơ đồ chân của AN6884 như hình 3.26
Hình 3.26. Sơ đồ chân của IC AN6884
Như vậy, trong mạch thiết kế tạo Uđk cho vào TCA785 thì điện áp chỉnh định sẽ được thay đổi qua việc sử dụng 5 cách quang, hình 3.27. Nếu cả 5 cách quang đều có điện thì lúc đó Uđk là nhỏ nhất. Khi không có cách quang nào có điện thì Uđk là lớn nhất và giá trị chỉnh định cho Uđk lúc này nên nhỏ hơn điện áp nguồn xoay chiều cung cấp cho TCA785 một chút.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong mạch điện sử dụng AN4066 để thay đổi giá trị đưa vào 5 khuếch đại thuật toán (KĐTT) đảm bảm nó luôn có giá trị dương. Khi động có quay thuận chưa vượt qua điểm cực trị thì đầu I ở mức cao lúc đó S3 được dùng. Khi động cơ quay ngược thị đầu II mức cao và S4 được dung (giá trị điện áp ở S4 cùng độ lơn nhưng ngược dầu với S3). Như vây đầu ra số III luôn là điện áp lớn hơn 0v. Điện áp đầu III đưa vào bộ so sánh gồm 5 KĐTT để so sánh quyết định ngưỡng ra của các KĐTT này. Điện áp đưa vào đầu + của KĐTT là điện áp VCC chia đều cho 5 (qua 5 điện trở). Như vậy cứ điện áp chân III có giá trị lớn thêm một nấc thì sẽ có có một KĐTT cho đầu ra có giá trị thấp (hay một cách quang được mở). Như vậy với sơ đồ như hình 3.27 ta có thể tạo được 5 ngưỡng cho Uđk, tương ứng với 5 cấp tốc độ của động cơ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.28. Mạch điều khiển sử dụng TCA785 kết hợp với AN6884